在深水油气资源开采与传输中,水合物的生成会引起管道堵塞,造成严重的安全问题。水合物生成后颗粒间的聚集和壁面水合物生长是引起管道堵塞的两种基本模式。目前,从水合物的微观受力特性出发系统探索管道内水合物堵塞机理的研究十分有限,尤其针对输气管道的研究,更是鲜有相关的报道。本文从水合物聚集和壁面沉积过程中涉及的关键作用力为出发点,通过系统的实验探索,借助作用力模型分析,从本质上阐明水合物聚集和壁面沉积的控制机理,实现定量描述与评价。为研究水合物微观聚集机理,构建了一套气相体系水合物微观粘附力测试装置,实现了干燥及润湿水合物颗粒间微观粘附力的直接测量。对于干燥水合物颗粒,系统探索了过冷度、接触时间和接触力等因素对粘附力的影响。结果表明:随着过冷度、接触时间和接触力的增加,水合物颗粒间粘附力增强,但粘附力对三个因素依赖程度较低。对于润湿水合物颗粒,探索了颗粒表面润湿程度、接触时间和过冷度对粘附力的影响。结果表明:起始液桥体积与水合物颗粒体积相同时,随颗粒间液桥体积减小,颗粒间粘附力先增加后减小;接触时间直接影响颗粒间液桥固化程度,粘附力随接触时间增加而增大;过冷度则对颗粒表面液膜转化速率有影响,过冷度越低,液膜转化速率越慢,颗粒间粘附力随时间变化越缓。构建了气相体系壁面生长水合物粘附力测试装置,实现了水合物壁面粘附力的直接测量。结果表明:随过冷度和退火时间增加,水合物内自由水转化率提高,粘附力增强;水合物壁面粘附力与壁面粗糙度成正相关;壁面砂质浓度对水合物壁面粘附力也产生较大影响,砂质浓度小于0.129 g/cm²时,砂质起到了诱导水合物生成的作用,随砂质浓度增加,粘附力增加;砂质浓度大于0.129 g/cm²时,随砂质浓度增加,水合物与壁面实际接触面积减少,粘附力降低。